棉浆黑液生物处理工程改造及运行.pdf

[ 8] 刘俊良, 石心刚. 给水排水工程技术经济实例分析与应用. 北 京 化学工业出版社环境科学与工程出版中心, 2004 227. [ 9] 王利平. 水工程概预算与技术经济评价. 北京 化学工业出版社 环境科学与工程出版中心, 2004 164. 作者通讯处 侯莉 116023 辽宁省大连市甘井子区凌工路 2号 大 连理工大学 环境与生命学院环境楼 501室 电话 0411 83018307; 0411 84706251; 0411 84706252 E -mail houli0623163. com 2006- 08-29 收稿 棉浆黑液生物处理工程改造及运行 李芙蓉 缪礼鸿 武汉工业学院, 武汉 430023 摘要 介绍了某化纤厂黑液生物处理系统的工艺改造及运行情况。 通过采取对废水进行清污分流 , 提高进水 CODCr, 延长废水水力停留时间, 并将原“ 厌氧※好氧”工艺改为“ 好氧※厌氧”工艺等改造措施, 实现了黑液生物处理系统的稳 定运行; 厌氧池由半瘫痪状态转入正常运行, 并有大量沼气产出, CODCr总去除率达 55; 取消无轴锥筛, 停止硫酸、尿 素和磷酸的投入, 使运行费用降至原来的 1 3。 系统改造取得了较好的效果。 关键词 棉浆黑液 生物处理工艺 改造 0 引言 某化纤集团产生的污水主要分为 棉浆黑液、粘 胶碱性废水 、 废酸水和大量的生活污水 [ 1] 。该厂废水 处理采取的是综合治理方案, 先将棉浆黑液进行生化 预处理 ,以去除黑液中大部分可降解有机物 ,然后与 废酸水进行酸析反应 [ 2] , 去除黑液中绝大部分碱木 素,最后与生活污水混合 ,经简单处理后达标排放 。 该厂黑液生物处理系统自 2002 年建成试运行以 来,始终无法达到设计要求,特别是厌氧池,一直没有 调试起来, 整个系统处于半瘫痪状态, 综合排水经常 不达标。因此, 在经过了一系列的实验室研究和现场 试验后 ,设计了一套新的生物处理工艺 ,企业于 2005- 10 按新工艺进行了全面的工程和技术改造。 1 原黑液生物处理工艺简介 1. 1 工艺流程 原设计废水处理量为10 000 m 3 d,其工艺流程如 图1 所示。 1. 2 主要工艺设施简介 1 筛滤器。采用无轴锥形筛,共 5 台,4 用1 备, 每台过流量100～ 120 m 3 h, 格栅间隙 40～ 120目 寸 。 2 厌氧调节池。钢混结构 ,半地下式 ,有效容积 10 000 m 3 ,有效水深 5 m, 设计水力停留时间为24 h, CODCr容积负荷3. 5 kg m 3d 。池内铺设半软性填料 图 1 原工艺流程图 10 000 m 3 。 3 好氧生化反应器,为钢制塔式容器 ,单体直径 10 m ,高14 m ; 塔内装有弹性立体填料 ,空压机供气, 气水比为10∶ 1,散流式曝气器布水 ,CODCr设计容积负 荷2. 3～ 3. 0 kg m 3d 。氧化塔总计 8 个 ,4 并 2 串, 一级塔封闭 ,0. 15MPa ,二级塔为敞开式。 4 一沉池和二沉池。中心进水周边出水辐流式 沉淀池 , 钢混结构, 半地下式, 尺寸 24 m 4. 5 m, 有 效 容 积 1 800 m 3 ,设 计 表 面 负 荷 为 0. 93 m 3 m2h , 池内设支敦式单周边传动刮泥机, 其周边线速为2 m min。 2 原系统存在的问题 原系统自建成以来 , 运行了 3 年多的时间, 其处 理效果一直较差。在总进水 CODCr为2 500 mg L时, 厌氧池 CODCr去除率一般在 15以内, 好氧部分 CODCr去除率维持在 30左右 。CODCr总去除率不到 40。分析其原因 ,主要在以下几方面 。 87 环 境 工 程 2007年 6 月第25 卷第3 期 2. 1 设计进水水质指标与实际进水不符 实际进水 水质与设计 相差甚远 。设 计进水 CODCr为5 000 mg L , pH 9～ 10, 而实际进水 CODCr只 有2 500 mg L ,pH12. 5 左右 , 这就导致在工艺路线 选择上与实际不相适应, 各构筑物及设施的处理能力 很难与实际要求相匹配。 2. 2 筛滤系统存在问题 无轴锥筛拦截纤维效果较差 ,易出现纱网堵塞、 转动部分机械故障。且耗自来水量大, 耗水量约为处 理水量的 20, 增加了后续处理设施的容积负荷。 2. 3 厌氧池无法启用 pH 值是废水厌氧处理最重要的影响因素之一。 通常对 pH 敏感的产甲烷菌可以接受的最佳 pH 范围 为 pH 6. 5 ～ 8. 2。而实际进水 pH 值高达 12. 5, 故调 试中在厌氧池进水端加硫酸中和。但由此引起的问 题是棉浆黑液将变成含硫酸盐较高的废水 , 高浓度 SO 2- 4对厌氧工艺有毒害作用, 此时硫酸盐还原菌 SRB 菌 成为产甲烷菌的主要竞争者。 其产生的 HS -对产甲烷细菌具有强烈毒害作用[ 3] 。在此条件 下,几乎没有沼气产生, CODCr去除率很低, 厌氧池仅 起到调节的作用 。 在运行过程中 ,为了提高处理效果 ,还补加了大 量的尿素和磷酸 ,而厌氧池本身生物活性很低 ,补加 营养后CODCr去除率仍远未达到设计要求 。 2. 4 运行费用高 1 整个工艺流程中废水经过 3 次提升, 特别是 厌氧池至一沉池 ,高差不到1 m ,使运行费用提高。 2 好氧生化反应器带压运行,由空压机供氧 ,空 压机单台功率为 230 kW,2 用 1 备,耗电量很大 。 3 厌氧池中补加了尿素、 磷酸和硫酸 ,而这些在 设计中都没有考虑到 ,药剂费用高 。 废水处理实际运行成本达到 3 元 t 水以上 ,企业 很难承受 ,无法按要求长期运行。 3 黑液生物处理系统的工艺改造 3. 1 对废水进行清污分流 棉浆厂废水主要来源于 3 次洗料水 黑液 和真 空漂洗水 ,其水质、 水量如下表 1。 改造后对真空漂洗水单独进行简单处理后达标 排放,3 次洗料水混合进入原黑液生物处理系统。这 样,黑液的体积不足原来的 1 2 ,既减少了提升的费用, 又可以保持黑液进水水质的稳定性 ,同时 ,还为后续 的物化处理设施减轻了压力。 表 1 棉浆厂排出废水的水质、水量表 指标CODCr mgL- 1pH 水量 m3d- 1 一次洗料黑液12 84213 . 22 000 二次洗料黑液1 90313 . 02 000 三次洗料黑液82412 . 52 000 真空漂洗水2225 . 54 000 清污分流后, 进入黑液生物处理系统的水量为 6 000 m 3 d ,COD Cr约5 200 mg L ,pH 值为 12. 8 左右。 3. 2 改造工艺流程 改造后工艺流程如图 2。 图 2 改造后工艺流程 3. 3 改造工艺流程选择依据 改“厌氧※好氧”工艺为“好氧※厌氧”工艺。 自然界中嗜碱微生物大多数为好氧微生物 [ 4] 。 经优选和驯化的嗜碱菌群在好氧条件下在较短的时 间内可将 pH 12. 5 的棉浆黑液降至 pH 9. 6 左右。故 直接用好氧生物处理代替酸中和方法,使厌氧池进水 pH 控制在 9. 8以下, 保证厌氧工段效率的正常发挥 。 3. 4 改造内容 1 取消无轴锥筛 ,在黑液进入混合池之前 ,设置 简易纱网, 人工定时清捞短纤维, 短纤维晾干后可回 用,设施既简单又经济适用。 2 将废水从混合池直接提升到好氧生化反应 器,一级提升泵扬程增加约25 m。 4 改造后运行结果及技术经济分析 4. 1 改造后运行结果分析 2005 -09 底改造完成后开始进行调试 。约 20 d 后,厌氧池沼气高空燃烧塔即可以点火连续燃烧。实 际运行1 年多来 ,没有补充氮和磷,系统运行稳定 ,生 物处理效果较好 。实际运行监测数据如表 2。 改造后平均 CODCr总去除率提高到 55以上 ,好 氧及厌氧段 CODCr去除率分别达到 35和 31。好 氧 生 化 反 应 器 的 平 均CODCr容 积 负 荷 为 1. 44 kg m 3d , 厌氧池的平均 COD Cr容积负荷为 0. 65 kg m 3d 。由于棉浆黑液属生物难降解类废 水,其总CODCr中可生物降解的 CODCr只占 65 左右, 88 环 境 工 程 2007年 6 月第25 卷第3 期 表 2 废水生物处理单元运行效果mg L pH 除外 日期 黑液进水好氧出水厌氧出水 pH CODCr pH CODCr CODCr去除 率 pH CODCr CODCr去除 率 CODCr总去 除率 2005 -10 -1812. 675 253. 69. 043 417. 134. 968. 352 385. 430. 1954. 59 2005 -10 -2212. 815 631. 29. 363 475. 538. 288. 512 390. 831. 2157. 54 2005 -11 -1513. 075 668. 39. 653 646. 435. 678. 942 466. 632. 3656. 48 2005 -11 -1812. 95 191. 19. 483 366. 535. 158. 92 366. 829. 7054. 41 平均值12. 825 421. 39. 373 495. 635. 528. 692 405. 131. 1755. 61 而改造工程受先天设计不足 如 厌氧池结构等 影 响,效率很难进一步提高 。 4. 2 经济指标分析 表3 为改造前后各项运行费用对比, 由表 3 可 知,改造后运行费用只有改造前的 1 3, 如果计算沼气 的回收效益,改造后总运行成本可进一步降低 。 表 3 工程改造前后运行费用对比表元 t 项目改造前改造后 磷酸、尿素、硫酸1. 5920 耗电0. 850. 79 耗自来水0. 2920 人工费用0. 0820. 054 维修、折旧等0. 2020. 152 合计3. 0180. 996 5 结论 1 对废水进行清污分流, 提高需处理废水的 CODCr,降低废水量, 为整个废水处理系统减少了容积 负荷 ,取得了较好的效果 。 2 改“厌氧※好氧”工艺为“好氧 ※厌氧”工艺, 以好氧生物处理代替酸中和, 降低原水 pH 值 , 改变 厌氧池的半瘫痪状态, 有大量沼气产出, 厌氧 CODCr 去除率达 31。黑液生物处理系统运行稳定, CODCr 总去除率达 55。 3 取消无轴锥筛, 停止硫酸 、尿素和磷酸的投 入,方便了操作管理 ,使运行费用降至原来的 1 3。 参考文献 [ 1] 辛银花. 棉浆粕黑液处理技术的展望. 人造纤维, 2005,3 23 -25. 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It is introduced the mode of this new combined bioreactor s operation. The advantages of the new combined bioreactor is also expounded. Keywords combined bioreactor, wastewater treatment, biological nitrogen removal, biological phosphorus removal and reactor design REATION AND OPERATION OF A BIOLOGICAL TREATMENT PROJECT ON BLACK LIQUOR FROM COTTONPULPLi Furong Miao Lihong 87 Abstract It was introduced that the technical reation and operationmanagement of the biological tretment system of black liquor from a chemicalfibre plant. This system has been operated successfully through some reations such as dividing clean water from polluted water, increasing influent CODCr, prolonging HRT and substituting the process of “anaerobic※aerobic ” for that of “ aerobic※anaerobic” . The anaerobic tank hasworked normally from original half-paralyzed state and a lot of methane produced, the total removal rate of CODCrwas up to 55; the operation expense has reduced to 1 3 of the original one by cancelling the cone screen and no addition of sulfuric acid, urea and phosphoric acid. And good result was obtained by the reation. Keywords cotton pulp, process of biological treatment and reation EXPERIMENT ON PAC COMBINED WITH ENHANCED COAGULATION TREATMENT OF SLIGHTLY POLLUTED RAW WATER IN GAN JIANG RIVERNie Xiaobao Zhang Peng 90 Abstract The treatment of slightly polluted raw water in Gan Jiang River was investigated using the technology of PAC combined with enhanced coagulation. The result showed the technology can not only decrease turbidity, greatly improve CODMnand UV254removal efficiency, but also control residual Al effectively. At CODMnof 4. 10～ 4. 25 mg L and UV254of 0. 2～ 0 . 3 mg L in raw water, the effluent turbidity reduced by about 12,with CODMnand UV254concentration of 0. 5～ 0. 7 mg L and 0. 015～ 0. 025 mg L respectively . Compared with traditional treatment, the removal rate of CODMnand UV254was increased by 36 and 40 respectively. ResidualAl of effluent was well controlled less than 0 . 2 mg L and removal rate of NH3-N had no remarkable improvement. Keywords Gan Jiang River, slightly polluted raw water and PAC combined with enhanced coagulation RESEARCH AND APPLICATION OF CLEANER PRODUCTION OF MAKING CORRUGATED PAPERWITH WHEATGRASSDong Haishan 92 Abstract It is introduced that the re of a traditional production technique that takes wheatgrass as the main raw material to produce corrugated paper. Through modifing production technique, the process of production can t the black liquor, and wastewater can be recycled. The aim of saving water, lowering energy utilization, increasing benefict, lowering pollution, zero release can be reached. Keywords wheatgrass, corrugated paper and cleaner production TREATMENT OF ELECTROPLATING WASTEWATER BY ONE -STEP PURIFIER Liu Xinbin 94 Abstract After pretreatment of the traditional electroplating wastewater containing chrome and cyanogen, it will be treated by the process of reaction tank -settling tankwith inclining tubes -sand filter. If this wastewater ismixed with acid-alkali wastewater in a tank, Cr6 , cyanide and total chrome in the effluent can not be up to the emission standard. The process of one -step purifier can solve the problem, all the inds of the effluent are up to the emission standard, which isworth popularizing. Keywords pretreatment, one -step purifier and electroplating wastewater APPLICATIONOFSUBSURFACE -INFILTRATIONSYSTEMINDOMESTICSEWAGE TREATMENT ON CAMPUSZhu Li Sun Limi 96 Abstract Subsurface -infiltration system is one type of land treatment technique, which has such advantages as simple devices, less money and easy operation andmanagment, lower energy consumption and excellent treatment effect. The construction and running of subsurface -infiltration system inthe campushas been introduced. The result show that it is practicable that the system can be built together with green land, what smore, the treated water quality is superior to the standard required. Therefore the effectiveness in environment and economy is outstanding. Keywords Subsurface -infiltration, sewerage, mid-water reuse and college campus Sponsor Central Research Institute of Building and Construction of MCC Group Publisher Industrial Construction Magazine Agency Editor The Editorial Department of Environmental Engineering 33, Xitucheng Road,Haidian District, Beijing 100088, China Telephone 01082227637、82227638 Fax 01082227637 Chief EditorWeng Zhongying Domestic All Local Posts DistributorChina International Book Trading Corporation P . O . Box 399, Beijing China China Standard Serial Numbering ISSN1000-8942 CN11-2097 X E -mail Addresshjgcpublic. yj. cn. net hjgcmail. yj. cn. net WWW Addresshttp www. hjgc. com. cn http www. hjgc. net. cn 6 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 25,No. 3, Jun. , 2007